页岩气水平井套管的剪压变形试验与套变预防实践

在我国页岩气勘探开发取得快速发展的同时,也伴随着页岩气水平井套管变形(以下简称套变)问题的频发,直接影响到了页岩气开发的效率和效益。为了探索预测、防范与治理套变的方法,基于套管抗内压交变试验、MIT24井径测井的地面模拟试验和套变形态特征的系统解析、套变的大型物理模拟试验和数值模拟等室内工作,分析了页岩气水平井套变的地质、工程原因,结合广义剪切活动准则,制订了套变风险点评价的新方法和预防套变的技术措施。研究结果表明:①MIT24井径测井解释的23口井119个套变点的变形特征,符合剪压变形试验的力学行为;②大型物理模拟试验显示出走滑应力状态下,天然裂缝发生明显滑移;③数值模拟结果显示,随着断层滑移量的增加,套管受到的挤压应力不断增加,当断层的滑移量介于7.5~9.0 mm,套管达到临界屈服强度,并开始产生塑性变形。在四川盆地南部威远地区的28口井开展了“暂堵裂缝+长段多簇”等技术的现场试验,套变率从研究前的54%降低到14.3%,丢段率从研究前的7.8%降低到0,套变治理取得了显著的成效。结论认为,断层和大裂缝(以下简称断-裂)发生剪切滑移是导致页岩气水平井套变的主要原因,在套变风险点压裂前应提前采取“暂堵裂缝+长段多簇”、降低压裂规模、适当释放井筒压力等措施降低断-裂的活动性,从而达到预防套变的目的。